公路路线安全评价探讨

杜旭飞

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

随着我国公路路网的不断完善，公众的出行安全问题逐步成为一个重要的课题，我国公路项目安全评价工作已开展了多年，安全评价的理念目前已被广泛接受，且普遍应用于公路建设的各阶段。

在实际应用过程中，因评价人员知识储备、采用的方法不同等影响因素，造成同一个项目得出的安全评价结论有一定偏差，这是评价人员对同一个问题处理的角度不同造成的结果。本文以公路设计阶段碰到的安全评价中设计要素的路线指标取值方法进行探讨。

1 概况

1.1 工程概况

国道341线李子坪至梗壁公路改建工程路线全长54.5 km，按双向四车道一级公路标准建设，其中前半段：即起点至K24+933段，设计速度60 km/h，路基宽度20 m；后半段：即K24+933至终点段，设计速度80 km/h，路基宽度25.5 m。本文拟对后半段路线设计进行分析，其主要技术指标采用值如表1。

表1 主要技术指标采用值

1.2 评价要素选择

1.2.1 评价要素

考虑到评价要素较多，本文拟选取平面核验要素中的最小圆曲线半径、回旋线参数及长度以及纵断面竖曲线半径3项指标进行分析计算比较。

1.2.2 选择原因

规范中以设计速度和运行速度的协调性分析为基础，采用预测运行速度对各要素进行分析，首先要评价的内容就是公路的平纵面线形，而平纵面线形中以上3项因素对公路的安全通行影响较大，评价人员对以上指标的取值各不相同，通过以上指标的计算对比供大家参考。

2 评价指标分析

2.1 最小平曲线半径

依据安评规范，圆曲线半径采用式（1）[1]进行计算：

式中：R为计算平曲线半径，m；v85为运行速度，km/h；μ为横向力系数，其取值参照规范条文说明，详见表2；i为路拱横坡度。

表2 横向力系数取值表[1]

根据速度预测结论，本段小型车的预测速度区间范围为64.844～110 km/h，按不利原则取最大预测速度110 km/h，采用不同超高情况下反算圆曲线半径，计算结果见表3。

表3 曲线半径计算值

经核查，该段的最小圆曲线半径取值为560 m，可满足依据预测运行速度计算的最小半径，符合安全行车需求。

根据《公路路线设计规范》表7.3.2，该段设计速度对应圆曲线的最小半径一般值为400 m，而按照运行速度110 km/h计算，应不小于560 m。在实际设计中，一般地区较易满足运行速度半径值要求。而在山岭重丘、城镇密集等复杂地区，如若强制满足运行速度半径值要求，则会造成工程量或征地拆迁增加，工程投资增大，但取值又是满足公路路线设计规范要求的，与安全评价存在一定的冲突，若仅仅是在该路段设置限速标志以满足指标要求，是一种消极的应对方式，对整体路网的安全运营不利。

2.2 回旋线参数及长度

2.2.1 回旋线参数A

考虑到驾驶者行车过程中的稳定性和视觉感官等因素，回旋线角3°左右时，回旋线长度偏短，导致曲线不明显，视觉效果差，行车舒适性差；当回旋线角大于29°时，与行车轨迹偏差较大，导致圆曲线与回旋线的协调性不好，所以，可以在回旋线角3°～29°之间推导得出合理的A值。大致有如下关系：回旋线参数A宜符合R/3≤A≤R（当R接近100 m时，取A=R；若R小于100 m，则A选择等于R或大于R；当R较大或接近3 000 m时，A选择R/3；当R大于3 000 m时，则A选择小于R/3）[2]。

通过核查，该路段共有4个交点，共7处回旋线参数不满足R/3≤A≤R，虽然回旋线长度均满足规范最小长度要求及超高长度的设置要求，但从行车的舒适度及视觉感官等方面考虑，建议在设计时调整回旋线参数值以尽可能满足标准规范要求。

2.2.2 回旋线长度L

规范中规定了回旋线最小长度，见表4。

表4 回旋线最小长度

经核查，最短回旋线长度为100 m，预测运行速度最高为110 km/h，若按照规范回旋线取值，回旋线长度是符合要求的，但规范中的回旋线最小长度是以满足设计速度3 s行程确定的，为最低需要满足的长度。

回旋线的长度除了需要满足超高渐变最小长度以及3 s行程长度要求外，还应考虑速度增加时横向加速度变化率的变化而导致的回旋线长度增加值。回旋线最小长度是按横向加速度变化率为0.6 m/s3确定的，根据相关研究，特别是高等级公路，为确保高速行车过程中的行车安全，其横向加速度变化率宜采用小值，故本项目采用0.45 m/s3。

缓和曲线最小长度计算公式如式（2）：

表5 调整后回旋线最小长度

按照运行速度检查，本路段中共有3处回旋线长度不满足要求，进一步结合对应的运行速度检查，K30+322.873—K31+081.524、K31+081.524—K31+457.638两段回旋线长度均为100 m，预测运行速度均大于100 km/h，采用的回旋线长度偏短，建议尽量予以调整；K55+405.271—K55+821.414段回旋线长度105 m，预测运行速度低于80 km/h，回旋线长度符合安全行车要求。

以上两种方法计算结果相差较大，但按照规范取值是满足要求的，按照运行速度计算所得的值，有2处回旋线取值偏短，故建议按照预测运行速度调整缓和曲线长度。

2.3 竖曲线半径

根据《公路工程技术标准》4.0.22条，竖曲线最小半径和最小长度规定如表6。

表6 竖曲线最小半径和最小长度[3]

凸形竖曲线半径极限值的取值与缓和冲击、视距等因素有关；凹型竖曲线半径极限值的取值与缓和冲击、前灯光束能达到的区间范围等有关；竖曲线半径一般值为极限值的1.5～2.0倍[3]。对条文说明中计算公式进一步分析整理得知，影响竖曲线半径的最大因素是汽车在纵坡变换处行进时的缓和冲击，故采用缓和冲击因素对应公式进一步简化得到式（3）～式（5）：

凸型竖曲线的极限最小半径：

式中：D为停车视距。

凹形竖曲线的极限最小半径：

式中：v为行车速度。

采用运行速度计算停车视距：

式中：SC为小客车停车视距，m；v85为运行速度计算值，km/h；t为反应时间，取2.5 s（常规的判断时间为1.5 s，判断后操作的时间为1.0 s）；g为重力加速度，取9.8 m/s2；φ为路面附着系数，按潮湿状态考虑，取0.30。

采用最大预测运行速度为110 km/h，经计算相应停车视距为235.2 m。从而得到，凸型竖曲线的极限最小半径为13 830 m，凹形竖曲线的极限最小半径为3 361 m。

经核查，该路段共有11处凸型竖曲线半径不满足计算要求，凹形竖曲线半径均满足要求。以上是根据最大运行速度进行计算的结论，进一步根据对应路段的预测运行速度分析，仍存在4处采用值小于预测运行速度得到的计算值。

通常当以小客车预测运行速度进行评价时，因小客车预测运行速度高，竖曲线半径常常难以达到预测运行速度要求值，如一般竖曲线半径值满足设计速度标准规范上的要求，原则上可不做调整，不满足的应进行调整。对于线形设计指标远好于规范要求极限指标的高等级公路中，驾驶人倾向于运行速度高于设计速度行驶，所以在有条件时适当增大竖曲线半径，为驾驶人提供更为安全、舒适的运行环境，从而提高整个路段服务水平和通行效率。

3 结语

我国路网不断完善的同时，汽车数量也在爆发式增长，交通事故不断攀升，这就对设计安全、运营安全提出了更高的要求。

安全评价倾向于安全运营方面，在初步设计阶段着重对路线方案及其指标运用情况等评价，在施工图设计阶段侧重评价交通工程及沿线设施。施工图设计阶段通过设置交通工程设施等措施，确保达不到预测运行速度相应指标的路段可安全运营，个人认为这是一种消极的应对方式，是一种风险规避和转移方式。设计阶段因受到各种现实条件制约，所考虑的因素更为复杂，所以设计成果中部分指标仅能满足规范的极限值，特别是对高等级公路，驾驶人更倾向于高速通行，安全问题就会凸显出来，在设计过程中如何能主动消除这种安全风险，值得我们深思，而不是已经造成血淋淋的事实之后才引起我们的重视。

随着我国安全评价体系的逐步完善，在设计阶段，结合安全评价结论对各设计要素指标进行适当调整，对运营阶段预防事故发生、提高通行效率、增强整体路网的运营安全有十分积极的意义。